Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
lektsii_po_teplotekhnike.doc
Скачиваний:
159
Добавлен:
11.06.2015
Размер:
814.59 Кб
Скачать

5.6.Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах

Рассмотрим изменение энтропии в обратимых термодинамических процессах. Для таких процессов . Отсюда следует, что в обратимых процессах энтропия может как возрастать, так и убывать. Температура является положительной величиной. Поэтому при подводе теплоты к системе(dq>0)отношениеdq/T, равноеds, будет больше нуля. Следовательно, в этом случае энтропия системы возрастает. Если же теплота отводится от системы(dq<0), тоds<0и энтропия убывает.

Интегрируя уравнение для dsв пределах от начального состояния 1 до конечного 2, найдем, что энтропия рабочего тела изменится на величину

(5.13)



В обратимом адиабатном процессе dq=0. Поэтому из (5.13) имеемs2—s1=0иs2=s1, то есть в обратимом адиабатном процессе энтропия постоянна (s=const).

Рассмотрим теперь, как изменяется энтропия в необратимых процессах. Пусть какой-либо произвольный цикл состоит из двух процессов: необратимого 1—а—2 и обратимого 2—b—1 (рис. 5.5). Такой цикл является необратимым. Выражение (5.12) для него будет иметь вид

(5.14)



Для обратимого процесса 2—b—1, согласно (5.13), имеем

(5.15)



Тогда выражение (5.14) запишется в виде

(5.16)



или



то есть в необратимом процессе значение интеграла меньше, чем изме­нение энтропии в конечном и начальном состояниях.

В дифференциальной форме выражение (5.16) имеет вид

,



Рис. 5.5. Необратимый цикл, который состоит из необратимого 1-a-2 и обратимого 2-b-1 циклов

или

(5.17)



Так же, как и (5.12), формула (5.17) представляет собой уравнение второго закона термодинамики для необратимых процессов. В общем случае для обратимых и необратимых процессов с учетом уравнений (5.8), (5.12) и (5.9), (5.17) можно записать

(5.18)




и

(5.19)


(5.20)



В приведенных выражениях знак равенства относится к обратимым, а знак неравенства — к необратимым процессам.

Тема 6.Водяной пар

6.1.Основные понятия и определения

Известно, что любое вещество в зависимости от внешних условий (давления и температуры) может находиться в газообразном, жидком и твердом агрегатных состояниях, или фазах, а также одновременно находиться в двух или трех состояниях.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым переходом, илифазовым превращением. Вещество в разных агрегатных состояниях имеет различные свойства, в частности плотность. Это различие объясняется характером межмолекулярного взаимодействия.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, из жидкого в газообразное —испарением, из твердого в газообразное —сублимацией. Обратные процессы соответственно называютсязатвердеванием, иликристаллизацией,конденсациейиде-сублимацией.

Процесс получения пара из жидкости может осуществляться испарением и кипением. Испарениемназывается парообразование, происходящее только со свободной поверхности жидкости и при любой температуре.

Кипениемназывается бурное парообразование по всей массе жидкости, которое происходит при сообщении жидкости через стенку сосуда определенного количества теплоты. При этом образовавшиеся у стенок сосуда и внутри жидкости пузырьки пара, увеличиваясь в объеме, поднимаются на поверхность жидкости.

Процесс парообразования начинается при достижении жидкостью температуры кипения, которая называется температурой насыщения tни на протяжении всего процесса остается неизменной. Температура кипения, или температура насыщения,tнзависит от природы вещества и давления, причем с повышением давленияtнувеличивается. Давление, соответствующееtнназываетсядавлением насыщения рн.

Насыщенным паромназывают пар, который образовался в процессе кипения и находится в динамическом равновесии с жидкостью. Насыщенный пар по своему состоянию бывает сухим насыщенным и влажным насыщенным.

Сухой насыщенныйпар представляет собой пар, не содержащий капель жидкости и имеющий температуру насыщения (t=tн) при данном давлении.

Влажный насыщенный пар– это равновесная смесь, состоящая из капель жидкости, находящейся при температуре кипения, и сухого насыщенного пара.

Отношение массы сухого насыщенного пара mс.п.к массе влажного насыщенного параmв.п.называетсястепенью сухости хвлажного пара, то есть



Очевидно, что для жидкости х=0, для сухого насыщенного парах=1.

Если к сухому насыщенному пару продолжать подводить теплоту, то его температура увеличится. Пар, температура которого при данном давлении больше, чем температура насыщения (t>tн), называетсяперегретым. Другими словами говоряперегретый пар– это пар, находящийся при температуре, превышающей температуру кипения жидкости при давлении, равном давлению перегретого пара. Величина превышения температурой пара температуры кипения жидкости называется степенью перегрева пара.

Водяной пар является реальным рабочим телом и может находиться в трёх состояниях: влажного насыщения, сухого насыщения и в перегретом состоянии. Для технических нужд водяной пар получают в паровых котлах (парогенераторах), где специально поддерживается постоянное давление.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]